华盛顿州立大学(Washington State University)和塔夫茨大学(Tufts University)的研究人员首次证明，单个金属原子可以作为催化剂，将一氧化碳转化为二氧化碳。二氧化碳是催化转化器中常用的一种化学反应，用于去除汽车尾气中的有害气体。

这项研究今天发表在《自然催化》杂志上，它可以改进催化转化器的设计，而且在计算催化领域也有重要的意义。

克服较低的发动机温度

随着发动机效率的提高，它们的燃烧温度降低，这使得催化转化器更难工作和产生更有害的排放物。汽车公司一直在努力达到旨在保护人类健康的严格排放标准。大众甚至被判定开发了一种软件解决方案，在尾气排放测试中作弊。

在研究低温催化剂的过程中，研究人员对单个金属原子及其在较低温度下作为催化剂的能力产生了兴趣。研究人员在WSU的Voiland化学工程和生物工程学院的助理教授Jean-Sabin McEwen和Tufts大学的化学教授Charles Sykes的带领下。

“当启动发动机时，废气中的大部分有害化学物质如一氧化碳和氮氧化物都会释放出来。”McEwen说。“温度越低，中和这些有害化学物质的难度就越大。”

一氧化碳变成二氧化碳

在他们的论文中，研究人员证明了这种反应可以在室温下在氧化铜支撑物上与单个铂原子起作用。单个的铂原子将一氧化碳固定在合适的位置，而铜氧化物则提供氧气，将其转化为二氧化碳。

Sykes说：“这是一个基准研究，可以指导下一代低温催化转化器的设计。”

由于催化转化器使用稀有而昂贵的金属，例如铂，将这些元素的使用减少到单原子水平也可以降低成本。

他们的研究还决定性地回答了科学界关于单个金属原子能否在低温下催化一氧化碳氧化为二氧化碳的长期争论，以及这样的反应是否需要一组原子的问题。